不同攻击策略下信息物理系统的可靠性研究

• 作 者: 阚哲
• 出 处: 浙江师范大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 信息物理系统 随机攻击 蓄意攻击 无标度网络 随机网络 级联失效 临界阈值

信息物理系统实现了信息网络、物理网络的深度融合,信息网络与物理网络之间越来越多的呈现相互依赖关系,信息网络中节点的失效会导致物理网络中的级联失效,反之亦然,也会产生相应的级联失效。换言之,攻击者攻击信息物理系统中任何一个子网络都会导致级联失效,而级联失效会对耦合系统造成很大程度的破坏,且与以往的单一信息网络或物理网络的失效造成的影响完全不同。针对上述问题,如何对信息物理系统的安全问题进行有效评估,从而为信息物理系统的故障预测和安全性分析提供有效支撑,变得至关重要。在信息物理系统中,信息网络的网络规模一般远大于物理网络,因此本文提出了一种网络节点规模不等的信息物理系统分析模型。在此模型的基础上,用网络科学中渗流理论分析了信息物理系统遭受不同攻击策略时的级联失效过程,并得出了一个临界阈值;然后通过仿真实验对比验证临界阈值的正确性,进而评估分析信息物理系统的可靠性。特别地,信息物理系统遭受蓄意攻击时,需要通过一个数学框架将蓄意攻击转换成随机攻击,然后按照随机攻击时分析级联失效的理论框架,分析信息物理系统遭受蓄意攻击时的可靠性,并用实验对比分析的方式验证了该理论分析的正确性。最后,对上述系统模型进行优化设计,使该模型更具有一般性。并提出了一种面向复杂连接关系的信息物理系统级联失效过程的理论分析框架,且通过仿真实验验证了理论分析的正确性,从而对信息物理系统的可靠性进行有效评价。综上所述,本文通过对不同攻击策略下级联失效过程的分析,给出了一个可以衡量信息物理系统可靠性的指标,为设计稳定可靠的信息物理系统等提供相关理论和方法的支持。